Innovation pédagogique : un site web pour progresser en labo de chimie

2020-01-08T10:05:21Z

Pendant leurs travaux pratiques en laboratoire, les étudiants ne peuvent se contenter d'un rôle de simples « exécuteurs de recettes ». Shutterstock

Peut-on se former au travail expérimental en chimie en s'installant face à un écran d'ordinateur plutôt que devant une paillasse de laboratoire ? De prime abord, l'idée peut surprendre. « J'entends et j'oublie, Je vois et je me souviens, Je fais et je comprends », disait Confucius.

Si l'on se réfère à cette célèbre maxime, manipuler bain-marie et pipettes, balance, tubes et flacons semble bien plus évident pour qui veut progresser en sciences expérimentales que de consulter des vidéos ou des protocoles en ligne. Et il ne s'agit pas là de nier l'importance des séances de travaux pratiques.

À l'instar de Hofstein, Lagowski et Scheckler, nous sommes convaincues que l'expérimentation doit garder une place de choix dans les formations de chimie. Mais force est de constater que le temps dévolu à ces séances est de plus en plus limité dans les cursus, en partie pour des raisons financières et des contraintes de préparation.

Par ailleurs, les promotions de master sont de plus en plus diversifiées. Une tendance positive pour favoriser le dialogue entre les étudiants. Mais leurs bagages personnels sont différents, certains ayant beaucoup travaillé en laboratoire auparavant, d'autres non, ce qui suppose des rappels ou des mises à niveau.

Comment optimiser, dans ces conditions, le travail en laboratoire et rendre plus efficaces les échanges entre enseignants et apprenants ? Avec plusieurs enseignants issus de trois établissements de l'Université Paris-Saclay, nous avons décidé en 2014 de répondre à la question par le numérique, en concevant un site de ressources en ligne, Chimactiv.

Vidéo de présentation du site.

Des usages personnalisés

Au départ, Chimactiv s'adressait à des cursus bien identifiés – ingénieur AgroParisTech, master Nutrition et Sciences des Aliments, master Chimie, pharmacien, master FESup (formation des enseignants pour le supérieur). Pour que les ressources puissent être partagées de l'un à l'autre, nous avons mis le site en accès libre.

Puis, au fil du développement, nous nous sommes aperçus que le public pouvait être bien plus vaste : Chimactiv couvre en effet un champ très large dans le domaine de l'analyse chimique, allant des notions fondamentales de niveau lycée jusqu'à des apports méthodologiques de niveau master avec des applications concrètes.

À travers une grande diversité de contenus – textes, photos, schémas interactifs, vidéos, diaporamas – dont certains sont téléchargeables, le site aborde cinq thèmes fondamentaux pour appréhender les séances expérimentales :

la sécurité dans un laboratoire de chimie
le B.A.BA des manipulations
l'analyse de médicaments
l'analyse d'aliments
la familiarisation avec les méthodologies expérimentales.

Il propose également des outils d'auto-évaluation (quiz et exercices) et reste interactif quel que soit le support de consultation (ordinateur, tablette ou smartphone), ce qui est un facteur d'attractivité.

Chaque enseignant peut librement organiser son scénario pédagogique et orienter ses élèves vers les ressources à consulter en amont de séances sur le modèle de la classe inversée. Il peut aussi s'appuyer sur ces ressources lors de cours, TD et TP, en les intégrant dans ses propres supports pédagogiques.

Quant aux étudiants, au-delà des instructions des enseignants, ils peuvent orienter leur navigation selon leurs besoins. Ainsi les étudiants peu familiers avec le laboratoire vont consulter les fiches relatives à la sécurité et la manipulation des produits chimiques à risque en amont des séances, alors que les étudiants ayant déjà de l'expérience s'abstiendront de cette consultation ou y passeront moins de temps.

De quoi arriver mieux préparés en laboratoire, comme l'ont déjà montré d'autres travaux sur la mise à disposition de ressources numériques, et donc alléger la charge cognitive qu'ils pourraient éprouver en séance expérimentale.

En ayant appréhendé en amont le protocole et les manipulations, ils se laissent en effet moins accaparer l'esprit par les tâches techniques – par exemple la préparation des dilutions si on leur demande de doser un composé dans un extrait – pour mieux se focaliser sur l'interprétation des résultats.

Ainsi, on évite que les participants se contentent d'un rôle de simples « exécuteurs de recettes de TP ». Le temps imparti à la pratique expérimentale augmente et les échanges en séance sont plus riches.

Vers une communauté en ligne ?

Les ressources sont également exploitées après des séances en laboratoire, pour aider à l'interprétation ou la valorisation des résultats (pour le tracé d'une droite d'étalonnage, ou la détermination de la concentration efficace d'un antioxydant par exemple).

L'utilisation en situation professionnelle est également observée comme l'illustre le témoignage d'une ancienne élève-ingénieur passée par le laboratoire de recherche d'une grande entreprise :

« Je ne maîtrisais pas certaines techniques de laboratoire avant de commencer mon stage. J'ai donc consulté le site afin de comprendre et d'apprendre le fonctionnement des méthodes de chromatographies gazeuse, ionique, et de l'HPLC également. […] Et j'ai pu grâce à Chimactiv réviser les bases du “monde de la paillasse” que je n'avais plus eu l'occasion de fréquenter depuis plusieurs années. »

Cet exemple signerait-il l'émergence d'une communauté d'utilisateurs plus large que le public initialement visé ? Sur les 228 répondants au questionnaire de satisfaction qui s'affiche sur le site, on constate que 7,5 % d'entre eux sont des professionnels hors enseignement travaillant en contrôle qualité, dans un service R&D ou au sein d'une unité de recherche.

Par ailleurs, si la réalisation du site a permis de fédérer une équipe inter-établissements, Chimactiv est utilisé par des enseignants d'autres écoles et universités. Le but est de continuer à essaimer dans différents cursus, tout en se penchant de manière plus cadrée sur les usages du site et ses apports.

Dans cet objectif, Chimactiv fait partie des projets intégrés à la nouvelle chaire de recherche-action sur l'innovation pédagogique inaugurée par l'Université Paris-Saclay, afin de travailler main dans la main avec des chercheurs en sciences de l'éducation.

Primé par le jury 2019 des Digital Learning Excellence Awards dans la catégorie « éducation », le site Chimactiv, créé par une équipe plurielle, a bénéficié du soutien financier de l'Université Paris-Saclay (financements IDEX accordés lors des appels à projets « Former par le numérique » 2014, et « Initiatives pédagogiques – Transformer » 2016 & 2018).

Valérie Camel a reçu des financements de l'université Paris-Saclay pour la réalisation du site Chimactiv (fonds IDEX - appels à projets "Former avec le numérique" 2014 et "Innovations pédagogiques - Transformer" 2016 & 2018).

Marie-Noëlle Maillard a reçu des financements de l'université Paris-Saclay pour la réalisation du site Chimactiv (fonds IDEX - appels à projets "Former avec le numérique" 2014 et "Innovations pédagogiques - Transformer" 2016 & 2018)

Innovation Pédagogique et transition

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Des usages personnalisés

Vers une communauté en ligne ?